Lytron - Total Thermal Solutions
Quick NW Quick NE
 

Tools & Technische Hinweise

 
 

Einführung in Regenerativ-Turbinenpumpen

Die TB-5 Turbinenpumpe von Lytron, angeboten mit Kodiak® Kühlern, ist eine Regenerativ-Turbinenpumpe.

Regenerativ-Turbinenpumpen werden oft der allgemeinen Kategorie der Zentrifugalpumpen zugeordnet. Auch wenn viele der Betriebsprinzipien dieser Art von Pumpe von der "Feld-, Wald- und Wiesenvariante" der Zentrifugalpumpe übernommen wurden, enden die Gemeinsamkeiten hier auch schon wieder, denn die Leistungsmerkmale unterscheiden sich wesentlich voneinander.

 Abbildung 1 - Flüssigkeitsströmung der Zentrifugalpumpe (Gehäusequerschnitt)  Abbildung 2 - Flüssigkeitsströmung der Turbinenpumpe (Gehäusequerschnitt)

Abbildung 1 - Flüssigkeitsströmung der Zentrifugalpumpe (Gehäusequerschnitt)  

Abbildung 2 - Flüssigkeitsströmung der Turbinenpumpe (Gehäusequerschnitt)

In einer herkömmlichen
Zentrifugalpumpe tritt die Flüssigkeit im Zentrum des Laufrads (Mittelpunkt) ein und bekommt dort von normalerweise 4 bis 8 rotierenden Schaufeln einen "Schubs", der wie eine Zentrifugalkraft auf die Flüssigkeit einwirkt (siehe Abbildung 1). Diese Kraft der Flüssigkeit sammelt sich am Rand des Laufrads (Strömungsrings), wird zum Pumpenauslass weitergeleitet und sorgt so für Strömung und Druck. In einer Regenerativ-Turbine tritt die Flüssigkeit wesentlich dichter am Rand des Laufrads ein, wo die erste von insgesamt 50 bis 120 kleinsten Schaufeln die Flüssigkeit mit Zentrifugalkraft in radialer Richtung an den Rand des Schaufelrads schiebt, ganz ähnlich einer Zentrifugalpumpe. Aufgrund seiner Form funktioniert der das Laufrad der Turbine umgebende Wasserkanal nicht wie eine Zentrifuge: Anstatt die Kraft der Flüssigkeit zu sammeln und direkt zum Pumpenauslass weiter- und dort auszuleiten, lenkt er die Flüssigkeit im Kreis zurück in Richtung Innendurchmesser der Laufradschaufeln (siehe Abbildungen 2 und 3). Hier wird sie durch die Zentrifugalkraft ein zweites Mal angetrieben, wodurch sich die Geschwindigkeit der Flüssigkeit erhöht und folglich auch das potentielle Druckvermögen der Flüssigkeit. Der Begriff, der diese mehreren kreisförmigen (eigentlich spiralförmigen) Rundreisen bezeichnet, wird Regeneration genannt, daher der Name Regenerativ-Turbine. Dieses regenerative Prinzip ist der Schlüssel zu der hochdruckerzeugenden Eigenschaft der Regenerativ-Turbine im Gegensatz zur Zentrifugalpumpe. Tatsächlich erzielt die Regenerativ-Turbine eine ähnliche Druckleistung wie eine mehrstufige Zentrifugalpumpe, jedoch mit nur einem Laufrad und einer wesentlich einfacheren Gehäusekonstruktion.

Abbildung 3 - Regenerative Flüssigkeitsströmung Abbildung 3 - Regenerative Flüssigkeitsströmung
(Gehäusequerschnitt)

Die Regenerativ-Turbinenpumpen werden in Anwendungen bevorzugt, bei denen hoher Druck, geringe Strömung und ein kompaktes Design gewünscht ist. Die typische Druck/Fluss-Kurve (Spitzenleistung) einer Regenerativ-Turbine ist sehr steil, so dass diese Pumpen Durchflussbehinderungen, wie kurzfristige Blockaden oder die Reibung durch lange Rohr- oder Schlauchleitungen, leicht überwinden. Die steile Druckkurve sagt aus, dass große Druckänderungen (oder Beeinträchtigungen) relativ geringe Auswirkungen auf die Durchflussmenge haben. Ein weiteres wichtiges Merkmal von Regenerativ-Turbinen ist der pulsationsfreie Fluss.

Für Hochdruckanwendungen stellen Verdrängerpumpen (wie Kolben, Membran oder Getriebe) auch eine Möglichkeit dar. Leider haben sie jedoch zwei deutliche Nachteile. Viele Verdrängerpumpen weisen eine pulsierende Austrittsströmung auf, die zu Leistungsschwankungen in der Endanwendung sowie zu Schwingungen, mechanischen Schäden und Kavitationswirkung führen kann. Verdrängerpumpen sind mechanisch auch eher intensiv und haben Reibungs- und Abnutzungsprobleme, die die Wartungs- und Reparaturkosten erhöhen. Regenerativ-Turbinen sind von keinem dieser Probleme betroffen.

Abbildung 4 - Laufrad einer Regenerativ-TurbineAbbildung 4 - Laufrad einer Regenerativ-Turbine
(doppelseitiges Design)

Im Bereich der verfügbaren Regenerativ-Turbinenpumpen wurden den Pumpenangeboten von Lytron mehrere Funktionen mit weiteren Fähigkeiten und Eigenschaften hinzugefügt. Die erste ist die Verwendung eines doppelseitigen schwebenden Turbinenlaufrads (siehe Abbildung 4). Da sich der Druck auf beiden Seiten des Laufrads gleichmäßig aufbaut, bildet sich ein dünner hydrodynamischer Flüssigkeitsfilm zwischen dem Laufrad und dem Gehäuse. Dieser Film schützt vor einer Abnutzung des Laufrads und lässt das Laufrad automatisch seine optimale axiale Stellung finden. Ein weiterer Vorteil dieses ausgerichteten schwebenden Laufrads ist, dass nur eine geringe Axiallast auf der Motorwelle lastet, was ein langes Leben des Motorlagers fördert. Diese Pumpen wurden außerdem einer wesentlichen Leistungsoptimierung unterzogen, um höchsten Druckansprüchen mit gleichbleibend optimaler Leistung zu genügen. Ein weiteres Merkmal dieser Pumpen sind die niedrigen NPSH-Anforderungen (erforderliche Zulaufhöhe). Für Anwendungen, die das Pumpen von Flüssigkeiten bei Temperaturen nahe dem Siedepunkt erfordern (oder das Pumpen von Niederdampfdruckflüssigkeiten), bieten diese Pumpen einen speziellen Pumpeneinsatz, der die Flüssigkeit auf Wasserkanalgeschwindigkeit beschleunigt, wodurch die Gefahr von Schäden durch Kavitation entscheidend verringert wird. Selbst wenn Kavitation auftritt oder die Flüssigkeit bereits mitgeschleppten Dampf enthält, werden diese Turbinen mit einem Dampfanteil von über 50 % fertig. Diese Pumpen werde auch mit vielen unterschiedlichen Metallprodukten und Elastomeren mit leicht zu reparierenden mechanischen Dichtungen oder in dichtungsfreier Bauweise angeboten.

Klicken Sie hier für weitere Informationen zur Wartung Ihrer Regenerativ-Turbinenpumpe.